主要內(nèi)容:1、局域網(wǎng)定義和特性
2、各種流行的局域網(wǎng)技術(shù)
3、高速局域網(wǎng)技術(shù)
4、基于交換的局域網(wǎng)技術(shù)
5、無線局域網(wǎng)技術(shù)及城域網(wǎng)技術(shù)
一、局域網(wǎng)定義和特性
局域網(wǎng)(Local Area Network)即LAN:將小區(qū)域內(nèi)的各種通信設(shè)備互聯(lián)在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。
1、局域網(wǎng)三個特性:(1)高數(shù)據(jù)速率在0.1-100Mbps(2)短距離0.1-25Km(3)低誤碼率10-8-10-11。
2、決定局域網(wǎng)特性的三個技術(shù):(1)用以傳輸數(shù)據(jù)的介質(zhì)(2)用以連接各種設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(3)用以共享資源的介質(zhì)控制方法。
3、設(shè)計一個好的介質(zhì)訪問控制協(xié)議三個基本目標(biāo):(1)協(xié)議要簡單(2)獲得有效的通道利用率(3)對網(wǎng)上各站點用戶的公平合理。
二、以太網(wǎng)Ethernet IEEE802.3
以太網(wǎng)是一種總路線型局域網(wǎng),采用載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法。
1、載波監(jiān)聽多路訪問
CSMA的控制方案:(1)一個站要發(fā)送,首先需要監(jiān)聽總線,以決定介質(zhì)上是否存在其他站的發(fā)送信號。(2)如果介質(zhì)是空閑的,則可以發(fā)送。(3)如果介質(zhì)忙,則等待一段間隔后再重試。
堅持退避算法:
(1)非堅持CSMA:假如介質(zhì)是空閑的,則發(fā)送;假如介質(zhì)是忙的,等待一段時間,重復(fù)第一步。利用隨機的重傳時間來減少沖突的概率,缺點:是即使有幾個站有數(shù)據(jù)發(fā)送,介質(zhì)仍然可能牌空閑狀態(tài),介質(zhì)的利用率較低。
(2)1-堅持CSMA:假如介質(zhì)是空閑的,則發(fā)送;假如介質(zhì)是忙的,繼續(xù)監(jiān)聽,直到介質(zhì)空閑,立即發(fā)送;假如沖突發(fā)生,則等待一段隨機時間,重復(fù)第一步。缺點:假如有兩個或兩個以上的站點有數(shù)據(jù)要發(fā)送,沖突就不可避免的。
(3)P-堅持CSMA:假如介質(zhì)是空閑的,則以P的概率發(fā)送,而以(1-P)的概率延遲一個時間單位,時間單位等于最大的傳播延遲時間;假如介質(zhì)是忙的,繼續(xù)監(jiān)聽,直到介質(zhì)空閑,重復(fù)第一步;假如發(fā)送被延遲一個時間單位,則重復(fù)第一步。
2、載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測
這種協(xié)議廣泛運用在局域網(wǎng)內(nèi),每個幀發(fā)送期間,同時有檢測沖突的能力,一旦檢測到?jīng)_突,就立即停止發(fā)送,并向總線上發(fā)一串阻塞信號,通知總線上各站沖突已經(jīng)發(fā)生,這樣通道的容量不致因白白傳送已經(jīng)損壞的幀而浪費。
沖突檢測的時間:對基帶總線,等于任意兩個站之間最大的傳播延遲的兩倍;對于寬帶總線,沖突檢測時間等于任意兩個站之間最大傳播延遲時間的四倍。
3、二進制退避算法:
(1)對每個幀,當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時,設(shè)置參量為L=2;
(2)退避間隔取1-L個時間片中的一個隨機數(shù),1個時間片等于2a;
(3)當(dāng)幀重復(fù)發(fā)生一次沖突時,則將參量L加倍;
(4)設(shè)置一個最大重傳次數(shù),則不再重傳,并報告出錯。
LLC為服務(wù)訪問點間的數(shù)據(jù)通信定義了兩種操作:Ⅰ型操作,LLC間交換PDU不需要建立數(shù)據(jù)鏈路連接,這些PDU不被確認(rèn),也沒有流量控制和差錯恢復(fù)。
Ⅱ型操作,兩個LLC間交換帶信息的PDU之間,必須先建立數(shù)據(jù)鏈路連接,正常的通信包括,從源LLC到目的LLC發(fā)送帶有信息的PDU,它由相反方向上的PDU所確認(rèn)。
LLC的類型:第1類型,LLC只支持Ⅰ型操作;第2類型,LLC既支持Ⅰ型操作,也支持Ⅱ型操作。
6、LLC協(xié)議的元素
控制字段的三種格式:帶編號的信息幀傳輸、帶編號的監(jiān)視幀傳輸、無編號控制傳輸、無編號信息傳輸。
帶編號的信息幀傳輸和帶編號的監(jiān)視幀傳輸只能用于Ⅱ型操作。
無編號控制傳輸和無編號信息傳輸可用于Ⅰ型或Ⅱ型操作,但不能同時用。
信息幀用來發(fā)送數(shù)據(jù),監(jiān)視幀用來作回答響應(yīng)和流控。
六、CSMA/CD介質(zhì)訪問控制協(xié)議
1、MAC服務(wù)規(guī)范三種原語
MA-DATA.request 、MA-DATA.indication、MA-DATA.confirm
2、介質(zhì)訪問控制的幀結(jié)構(gòu)
CSMA/CD的MAC幀由8個字段組成:前導(dǎo)碼;幀起始定界符SFD;幀的源和目的地址DA、SA;表示信息字段長度的字段;邏輯連接控制幀LLC;填充的字段PAD;幀檢驗序列字段FCS。
前導(dǎo)碼:包含7個字節(jié),每個字節(jié)為10101010,它用于使PLS電路和收到的幀定時達到穩(wěn)態(tài)同步。
幀起始定界符:字段是10101011序列,它緊跟在前導(dǎo)碼后,表示一幅幀的開始。幀檢驗序列:發(fā)送和接收算法兩者都使用循環(huán)冗余檢驗(CRC)來產(chǎn)生FCS字段的CRC值。
3、介質(zhì)訪問控制方法
IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)提供了介質(zhì)訪問控制子層的功能說明,有兩個主要的功能:數(shù)據(jù)封裝(發(fā)送和接收),完成成幀(幀定界、幀同步)、編址(源和目的地址處理)、差錯檢測(物理介質(zhì)傳輸差錯的檢測);介質(zhì)訪問管理,完成介質(zhì)分配避免沖突和解決爭用處理沖突。
七、標(biāo)記環(huán)介質(zhì)訪問控制協(xié)議
標(biāo)記環(huán)局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)包括四個部分:邏輯鏈路控制LLC、介質(zhì)訪問控制MAC、物理層PHY和傳輸介質(zhì)。
1、IEEE802.5規(guī)定了后面三個部分的標(biāo)準(zhǔn)。LLC和MAC等效于OSI的第二層(數(shù)據(jù)鏈路層),PHY相當(dāng)于OSI的第一層(物理層)。LLC使用MAC子層的服務(wù),提供網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù),MAC控制介質(zhì)訪問,PHY負(fù)責(zé)和物理介質(zhì)接口。
2、介質(zhì)訪問控制幀結(jié)構(gòu)
標(biāo)記環(huán)有兩個基本格式:標(biāo)記和幀。在IEEE802.5中幀的傳輸是從最高位開始一位一位發(fā)送,而IEEE802.3和IEEE802.4正好相反,幀的傳輸是從最低位開始一位一位發(fā)送的,這一點對于不同協(xié)議的局域網(wǎng)互連時要進行轉(zhuǎn)換。
3、介質(zhì)訪問控制方法
(1)幀發(fā)送:對環(huán)中物理介質(zhì)的訪問系采用沿環(huán)傳遞一個標(biāo)記的方法來控制。取得標(biāo)記的站具有發(fā)送一幀或一系列幀的機會。
(2)標(biāo)記發(fā)送:在完成幀發(fā)送后,該站就要查看本站地址是否在SA字段中返回,若未查看到,則該站就發(fā)送填充,否則就發(fā)送標(biāo)記。標(biāo)記發(fā)送后,該站仍留在發(fā)送狀態(tài),起到該站發(fā)送的所有的幀從環(huán)上移去為止。
(3)幀接收:若幀的類型比特表示為MAC幀,則控制比特由環(huán)上所有的站進行解釋。如果幀的DA字段與站的單地址、相關(guān)組地址或廣播地址匹配,則把FC、DA、SA、INFO以及FS字段拷貝入接收緩沖區(qū)中,并隨后轉(zhuǎn)送至適當(dāng)子層。
(4)優(yōu)先權(quán)操作:訪問控制字段中的優(yōu)先權(quán)比特PPP和預(yù)約比特RRR配合工作,使環(huán)中服務(wù)優(yōu)先權(quán)與環(huán)上準(zhǔn)備發(fā)送的PDU最高優(yōu)先級匹配。
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